A Lei de Moore ainda é válida?

comentado por Bruno Domingues em janeiro 21, 2008

Com alguma freqüência alguém me pergunta:

• Nos dias de hoje, a Lei de Moore ainda é válida?

Moore, que foi um dos co-fundadores, de Intel “profetizou” que o número de transistores em um processador dobraria a cada 18 a 24 meses ao mesmo custo, e isso foi em 1965 ou seja, uma escala exponencial, e para o leitor mais atento, sabe o poder de subestimar funções exponenciais, haja vista que na lenda sobre a invenção do xadrez, o rei perdeu o seu trono por subestimar o resultado da soma de 1+2+4+8+16… e assim por diante, sendo que cada termo representa uma casa do tabuleiro de xadrez, totalizando 64, pois seria o pagamento em grãos pelo novo jogo, só que o resultado foi de 1,84x10^19, ou seja nem em centenas de anos o rei poderia pagá-lo e portanto teve que entregar o seu reino, foi a ironia da lenda, pois neste caso o rei levou um “cheque mate” de alguém mais perspicaz que lhe tomou o reino em pagamento.

Trazendo a Lei de Moore para a perspectiva atual, iniciando com o Intel 4004 em 1971, onde se tinha magníficos 2300 transistores em uma única pastilha de silício, e hoje com o Itanium 2 que possui 1,7 bilhões de transistores, fazendo portanto a conta de 1971 com 2300 transistores até o ano de 2007 em intervalos de 24 meses, temos a seguinte seqüência:

Ou seja, 602.931.200 transistores, que é inferior aos 1,7 bilhões do Itanium, logo a resposta curta é: Ainda é válido, como vocês podem conferir no gráfico logarítmico:

Porém, quem dera se o desafio fosse apenas conseguir colocar mais transistores em uma mesma pastilha… quando se faz isso a dissipação térmica também aumenta na mesma proporção, conforme vocês podem observar:

Só para se ter uma idéia, a dissipação térmica (W/cm^2) de um Pentium 4, por exemplo, é próximo do núcleo de um reator nuclear, e se continuássemos a fazer processadores da mesma forma, num futuro não muito distante, teríamos um processador com dissipação térmica próxima a da superfície solar, e com certeza consumindo “bastante” energia… ou seja algo impraticável de se imaginar

A natureza deste problema está no fato de que quando aumentamos, por exemplo, em 20% a freqüência do processador, aumentamos apenas em 13% o seu desempenho e como efeito colateral, também passa a consumir 73% mais energia, e quanto mais transistores na pastilha, mais energia é dissipada e assim ia a relação, ie. Aumento logaritmo para o desempenho que nos interessa e exponencial para consumo, que é o oposto do que desejamos. Pois bem, como resolver esse impasse e ainda entregarmos sempre desempenhos melhor?

O bom da regra de overclocking é que ela funciona às avessas quando se fazer o under-clocking, ou seja, reduzindo a freqüência em 20%, perdemos apenas 13% de desempenho e reduzimos em 49% o consumo de energia!!! Ou seja, e se reduzíssemos em 20% o clock e colocássemos dentro da mesma pastilha dois processadores:

Teríamos um processador de dois núcleos com 73% mais desempenho e consumindo praticamente a mesma coisa (~2% mais energia). Somando-se a estratégia de lançar processadores de múltiplos núcleos, a arquitetura interna do processador também é importante, pois a eficiência de execução de instruções por ciclo de CPU influência diretamente o consumo e o desempenho, tanto que os processadores da arquitetura Core conseguem desempenho superior aos da microarquitetura “Netburst” (anterior) com o clock muito inferior.

Com essa estratégia em mente e o desejo de continuar entregando a melhor relação desepenho/Watts, que a Intel tem o compromisso com o RoadMap de melhorar sempre, em um ano microarquitetura, no ano seguinte a miniaturização, e assim por diante:

Em 2007 lançamos os primeiros processadores para servidores fabricados com a tecnologia de 45nm (o que foi um tremendo desafio) e 2008 é o ano do Nehalem, que é o nome código da nova microarquitetura, que permitirá um outro passo importante, para manter viva a Lei de Moore.

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